CN101426607A - 具有相配合的主接合装置和辅助接合装置的用于去屑加工的刀具和切削刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种切削刀具，包括基体(1)和经由界面被可拆卸地连接到基体的切削刀片(2)，该界面包括一对相配合的连接表面(11，25)，该对相配合的连接表面在其中包括有接合装置，该接合装置可以是凸钮和座的形式。凸钮(31)和相配合的座(46)具有旋转对称的锥形形状，以便防止切削刀片在所述界面的平面中平移。另一凸钮(32)确保切削刀片不能相对于锥形凸钮旋转。同时，充裕的支承表面(34，44)抵靠于连接表面(11)中的配合支撑表面(48)。以此方式，切削刀片被固定在基体中的稳定的、非超定的位置中。此外，本发明地涉及一种上述的切削刀片。

Description

具有相配合的主接合装置和辅助接合装置的用于去屑加工的刀具和切削刀片
技术领域
在第一方面，本发明涉及一种旨在用于去屑加工并且具有包括基体和经由界面可分离地连接到该基体的切削刀片的类型的刀具，该刀具包括：在一方面，被包括于基体中并且在其中形成一个或者多个凹形和/或凸形主接合装置的第一连接表面；以及，在另一方面，被包括于切削刀片中并且在其中形成用于与第一连接表面中的主接合装置接合的一个或者多个辅助、凸形和/或凹形接合装置的第二连接表面，切削刀片和基体的连接表面具有公共的几何参考位点(reference locus)，并且切削刀片包括工作切削刃所连接到的角部。
在另一方面，本发明还同样地涉及一种切削刀片。
背景技术
尤其在金属坯料的去屑或者切削加工领域，一直在进行持续开发，其目的在于不仅使刀具以快速而准确的方式执行加工的能力而且还使以基体(刀架)和可更换切削刀片形式的刀具的不同部件的制造更加有效。一种开发趋势是在精度和表面处理方面改进加工结果，这要求切削刀片的工作切削刃相对于基体获得准确的、预定的空间位置。另一种趋势是降低用于制造刀具的成本。其中，这已经导致了由市场上最常见的硬质合金制成的切削刀片，这在模压成形和烧结方面已经获得越来越好的尺寸准确度。为了获得良好的切削刀片精度，以前必须对其进行昂贵的磨削操作，但是利用改进的模压成形和烧结技术，已经有可能能够在越来越多的应用中使用直压的即未磨过的切削刀片。然而，就刀具设计者仍然不得不对切削刀片标称尺寸的±0.5％的量级的尺寸变化加以考虑而言，上述开发并未走得更远。这意味着切削刀片的工作刃可以非常好地处在所期望的位置中，如果刀片产出的结果良好，但是当结果变坏时(就切削刀片比预期膨胀并变得更长或者收缩并变得更短而言)，切削刃相对于基体的位置可以从所期望的位置偏离到加工精度将变得不那么好的程度。
近来，已开发出其在基体和切削刀片之间的界面形成有连接表面的刀具，该连接表面各自地包括相互接合的凸形以及凹形接合装置。起初，这些连接表面由所谓的锯齿状连接表面构成，具有包括多个平行的凸形凸脊和凹形凹槽类型，其在一个连接表面中的凸脊接合另一连接表面的凹槽，并且反之亦然。在下一阶段的开发中，由于特定凸脊与其它凸脊成直角或者其它角度地定向和经常与将凸脊的数目降到最小相结合的事实，所述界面被精制。然而，先前已知的界面所共有的仍然是，凸形接合装置是具有斜侧的或多或少拉长形的、直的凸脊，其具有保证切削刀片的定位以及从切削刀片到基体的力的传递的目的，这是由于以下事实，即，凸脊的侧面应该沿其整个长度具有良好接触，同时凸脊应该不触及附属凹槽的底部。
在去屑加工领域，理论和实践之间存在差异。因此，在理论上，在相对于基体将切削刀片及其工作切削刃稳定地固定在准确的预定位置中，以及保证良好地承受在操作期间作用于切削刀片上的所有各种作用力方面，构造具有最优性质的界面是非常简单的。然而，在实践中，切削刀片的稳定性和位置受到多个不可预知因素的影响，其中最难以掌握的一个因素是切削刀片制造的变化结果。只要结果给出良好的、标称尺寸准确度，则其中沿着侧面的整个长度在凸脊和凹槽侧面之间获得了预期的和计算出的表面或者线接触，但是，一旦即便出现中度形状缺陷，则存在侧面之间的接触被降低成点接触或者局部线接触的风险。这可转而导致切削刀片起初时以及在操作期间相对于基体不正确地定位(由所谓的超定)，以及在切削刀片和基体之间的力的传递变得不良。
发明内容
本发明的目的和特征
本发明旨在通过提供一种在刀具基体和各个切削刀片之间具有改进的界面的切削刀具来克服上述问题。因此，本发明的主要目的是提供一种具有这种界面的刀具，该界面在一方面能够以如此方式稳定地固定切削刀片，即：使得切削刀片的工作切削刃相对于基体在正确的、非超定的位置中可靠地定位，并且在另一方面，能够在对稳定性要求最高的区域中即在紧邻切削刀片的包括工作切削刃的角部附近吸收相当大的切削力。另外的目的是提供一种界面，它不仅起初在安装时以所期望的方式定位切削刀片，而且能够在切削刀片处于在去屑加工期间经受到的严重的应力下保持切削刀片稳定的固定。除了提供用于沿着上下方向作用于切削刀片中的这种作用力的改进支承，因此界面应该防止切削刀片相对于基体分别地变得平移和旋转。还有一个目的是提供一种在位置准确度和力传递能力方面保证所期望性质的界面，而不使刀具的基体和切削刀片的制造变得更困难或者更昂贵。具体地，如果需要，应该能够通过直压制造切削刀片，即无需昂贵的磨削操作。
根据本发明，借助于在独立权利要求1中限定的刀具实现了所述基本目的。在从属权利要求2-30中进一步限定了根据本发明的刀具的优选实施例。
在第二方面，本发明还同样地涉及一种切削刀片。可在独立权利要求31中看到这种切削刀片的特征。在从属权利要求32-56中进一步限定了根据本发明的切削刀片的优选实施例。
本发明大致想法的总结
本发明是基于以下想法，即通过三种同时有效的效果沿着所有的力作用方向固定切削刀片，特别是具有两个或者更多工作切削刃的可转位切削刀片，所述三种效果即：第一锁定，它防止切削刀片在界面的平面中直线位移或者平移；第二锁定，它对切削刀片进行旋转阻止；以及形式为切削刀片的稳定支撑的第三锁定。可以一起地认为这些配合效果为切削刀片提供三重固定。借助于(独自地)最适当地是在切削刀片的下侧上形成的会聚凸钮以及基体中的发散座的一对接合装置来提供位移阻止锁定。由于凸钮和座的相配合侧表面被赋予渐细且旋转对称的形状的事实，使切削刀片在界面中的平移成为不可能，无论在这个平面中的冲击力如何相对于凸钮和座的公共中心被沿着径向引导。此外，不管可能的形状缺陷，保证了凸钮在中心处进入座，由此避免切削刀片的位置超定。适当但非必要地，由另一对配合接合装置，例如凸钮和座，为切削刀片提供旋转保护，该对配合接合装置不仅从定位和位移阻止凸钮，而且从切削刀片的中心轴线或者几何参考位点隔开。最终，借助于充裕的支承表面提供了稳定支撑，所述支承表面可以有利地是凸钮的下表面。在实践中，本发明尤其适用于可转位切削刀片。在这种情形中，切削刀片被制造有两个或者更多凸钮，其中，对切削刀片的旋转阻止和平移阻止-不起作用的一个或者多个凸钮被使用，以便以其下侧止靠基体的连接表面中的适当平坦的支撑表面。
对现有技术的进一步阐明
根据EP 0300172和US 4315706，存在具有经由界面被可拆卸地连接到附属基体的切削刀片的之前已知的切削刀具，该界面包括在基体的连接表面中形成的具有圆状截面的凸型部件，该凸型部件接合切削刀片下侧中的凹形接合装置。然而，在这些情形中，凹形接合装置仅仅是局部圆状的座或者座表面，它们被侧向地开口，并且因此不能吸收沿着任意径向方向的横向位移力。
此外，EP 1405686公开了一种车削刀具形式的切削刀具，其切削刀片经由紧固螺钉以及经由在基体中安装的柱形锁销被可拆卸地连接到基体，该锁销接合切削刀片中的柱形孔，并且具有阻碍切削刀片相对于基体平移的能力。然而，在实践中，螺钉缺少在切削刀片的工作切削刃能够相对于基体可靠地保持准确空间位置的位置中旋转阻止切削刀片的能力，因为螺钉经由其阳螺纹相对于基体的阴螺纹具有一定的间隙(play)，并且还可以被切削作用力偏转。此外，在柱形孔中的锁销接合要求极小的公差以防止切削刀片相对于锁销移动。
附图说明
在图中：
图1是示出铣削刀具形式的切削刀具、从刀具基体隔开地示出的切削刀片和用于固定该切削刀片的紧固螺钉的透视分解视图；
图2是示出包括于基体中的第一连接表面的放大鸟瞰图；
图3是切削刀片的仰视图，示出包括于切削刀片下侧中的第二连接表面；
图4是从根据图2的第一连接表面上方看到的平面图；
图5是从根据图3的第二连接表面下方看到的平面图；
图6是示出在连接表面中形成接合装置的圆状凸钮和圆状座的放大分解视图；
图7是示出与座相接合的凸钮的截面；
图8是示出形成另一种类型的接合装置的拉长的凸钮和拉长的座的放大分解视图，该凸钮和座被并排示出；
图9是示出相互接合的根据图8的凸钮和座的截面；
图10是相应于图8的分解视图，示出凸钮和座的截面形状；
图11是示出相互接合的根据图10的凸钮和座的横截面；
图12是相应于图2的鸟瞰图，示出包括于根据本发明的界面的替代实施例中的第一连接表面；
图13是示出同一界面的第二连接表面的仰视图；
图14是本发明的界面的另一替代实施例的第一连接表面的鸟瞰图；
图15是同一界面的第二连接表面的仰视图；
图16是另一界面的第一连接表面的鸟瞰图；
图17是被包括于固定在第一连接表面中的切削刀片的第二连接表面的仰视图；并且
图18是图17的刀片的鸟瞰图。
具体实施方式
在图1中，示出了旨在用于去屑加工的刀具(切削刀具)，其包括基体1和能够利用紧固部件3在基体中固定的切削刀片2，紧固部件3在此情形中是螺钉的形式。在该实例中，该刀具能够旋转并且是铣削刀具，更确切地，是端铣刀或者平面铣刀，它包括能够安装同样多的切削刀片2的多个容屑槽4，在图1中只示出一个切削刀片。基体1能够围绕C1标注的中心轴线旋转。
在此情形中，各个容屑槽4由侧表面5、凹拱形端表面6，以及转变成埋头孔(countersink)的平坦台肩表面7界定，该埋头孔又由侧表面8、端表面9以及台肩表面10界定，台肩表面10在此情形中是平坦的。与将在下面详细描述的埋头座和部分表面一起，台肩表面10被包括于大体上被标注为11的第一连接表面中。具有阴螺纹的孔12在这个连接表面11中开口。该孔12的中心轴线被标注为C2。
继续参考图1，应该指出的是，紧固螺钉3包括阳螺纹13和端头14，端头14在此情形中是锥形的，但是它也可以具有另一种形状，例如扁平的。
在图1中，前端表面被标注为15，并且16标注了用于基体1的后端表面的限制线，而17标注旋转对称的包络面。在操作中，铣削刀具沿着箭头R的方向旋转。
在该实例中，通过包括邻近于切削刀片的直径上相对的角部的两个切削刃18，切削刀片2是可转位的。在所述切削刃中，通过被向前转位到基体的自由角部19附近的位置，由指标“a”标识的切削刃18a是工作的切削刃，自由角部19在端表面15、包络面17和连接表面11彼此相交的位置处形成。然而，在所示位置中，相对的切削刃18b是非工作的切削刃。
还应该提及的是，每个单独切削刃18均包括纵向的去屑主刃20以及具有擦去并且整平在铣削期间产生的表面的目的的横向擦拭刃21。
中央孔22在切削刀片中形成。同样这个孔的以及螺钉3的中心轴线被标注为C2，因为当切削刀片被安装在基体中时这两个孔的中心与螺钉的一致。在该实例中，切削刀片是拉长的并且包括邻近于切削刃形成间隙表面的两个长边23和两个短边24。
现在参考图2和3，它们更加详细示意不仅基体1中的第一连接表面11，还有切削刀片2的下侧上的相配合的第二连接表面25的结构。在此情形中，第二连接表面25的大部分是形成切削刀片的适当下侧的平坦的表面26。
为了直观地给出各种构件的尺寸，可以提及的是，铣削刀具在具体实例中具有40mm的直径(即，从中心轴线C1到切削刀片的主刃20的半径等于20mm)。第一连接表面11则具有16.2mm的长度(＝前和后边界线27、28之间的距离)和8.5mm的宽度(＝内部和外部边界线29、30之间的距离)。第二连接表面25与第一连接表面大致同样大。
在连接表面11、25的每一个中形成或凹形或凸形的接合装置，该接合装置以如此方式成对配合，即：凸形接合装置接合凹形接合装置。在所示实例中，包括于切削刀片的下侧上的连接表面25中的所有接合装置都是凸形的，并且由从下侧26突出的凸钮构成。因此，由此可知第一连接表面11的配合接合装置是凹形的，并且由座构成。
在此情形中，当切削刀片可转位时，在切削刀片的下侧上的凸钮数目等于四个，具有相同形状的一对凸钮具有不同于另一对凸钮的形状的形状。更确切地，两个凸钮31a、31b具有基本圆状的、滑轮状形状，而另外两个凸钮32a、32b则具有拉长的形状。由环形的周边侧面或者侧表面33确定各个凸钮31的圆状形状(也参见图6)，该环形的周边侧面或者侧表面33根据本发明具有朝向凸钮31的自由端同时地变细或者会聚的旋转对称形状，在此情形中由可以有利地是平坦的下圆形表面34代表该旋转对称形状。限定侧表面33的旋转对称形状的中心轴线被标注为C4。凹形半径过渡部35在切削刀片的表面33和下侧26之间形成，而例如由圆形、下边界线36确定的表面33的窄部转变成环形的凸形过渡表面37。表面33的上圆形边界线被标注为38。在该实例中，通过由直的母线产生，表面33是真正锥形的。
另两个凸钮32具有拉长的轮廓形状。更确切地，由相互平行并且终止于两个半圆形弯曲端表面40的两个倾斜的边侧表面39确定所述轮廓形状(也参见图8和10)。该两个边侧表面39有利地但非必要地是平坦的，并且由上和下直边界线41、42以及由端部边界线43界定。该两个端表面40是局部锥形的并且沿着向下的方向会聚。各个凸钮32的下侧是平坦的并且被标注为44。也是在此情形中，由部分表面39、40构成的凹形过渡表面45在切削刀片的下侧26和凸钮32的侧面或者周向表面之间形成。邻近于下侧44提供凸形过渡表面45a。
所有的凸钮31、32都是切削刀片2的一体部分，即，被包括于通过粉末物质压制和烧结形成的同一个实心硬质合金本体中。
此外，应该提及的是，就它们不仅在在锥面33中具有相同的平均直径方面，而且还有相同的高度(被计算为在凸钮的下侧34和切削刀片的下侧26之间的轴向距离)而言，两个凸钮31是相同的。两个拉长的凸钮32在周向侧表面的尺寸方面以及在高度方面也是相同的。两个拉长的凸钮32并不必具有与圆状凸钮31相同的高度，即便在所示实施例中是这种情形。
参考图3和8，应该指出的是，各个拉长的凸钮32具有垂直于切削刀片的下侧26并且被标注为C6的中心轴线。
在基体1的连接表面11中(参见图2)，形成两个座46、47，其中一个是圆状的并且另一一个是拉长的的。在所例示的实施例中，连接表面11形成有设置在不同高度的两个部分表面，并且其中一个是台肩表面10，而另一个是相对于台肩表面10沉降并且形成用于切削刀片的支撑表面的被标注为48的底表面。在该实例中，两个部分表面10、48是平坦的，其平面相互平行。座46、47在台肩表面10中沉降。
圆状座46(也参见图6)由具有由中心轴线C3限定的旋转对称形状的底部49和环形的侧表面50界定。在该实例中，侧表面50沿着从底部49到台肩表面10中的座开口的方向发散。更确切地，由于下圆形边界线51具有略小于上圆形边界线52的直径的直径的事实，侧表面50像凸钮31的侧表面33那样是锥形的。在侧表面50和平坦的台肩表面10之间，形成凸形圆化的过渡表面53。在侧表面50和底部49之间，存在凹形圆化的过渡表面54。座46的深度大于凸钮31的高度，这意味着凸钮不能触及座的底部。
座47的拉长的轮廓形状(参见图2、4、8和10)类似于凸钮32的拉长的轮廓形状。因此，座47由直的并且适当平坦的以及相互平行的两个倾斜的边侧表面55界定。在相对端处，边侧表面55转变成像表面40那样的具有半圆形形状的弯曲端表面56。在其它方面，座47由底表面57和两个过渡表面58、58a界定。座47一般大于拉长的凸钮32，即，它比凸钮更长。由于座中的内部边侧表面55比凸钮32的配合的外部边侧表面39略长的事实，这点得以实现。在另一方面，就被计算为在边侧表面55之间的平均距离的座的宽度(见图10)与在边侧表面39之间的凸钮的宽度同样大而言，座47大体上具有与凸钮32相同的宽度。此外，座47具有被计算为在座的底表面57和台肩表面10之间的高度差的深度，该深度大于凸钮32的高度。换言之，凸钮32也不在附属座47中触底。由于座47比凸钮32略长，当凸钮接合座时，在成对的边侧表面之间(见图11)而不在弯曲端表面40、56之间(参见图9)获得接触。
支撑表面48的轮廓形状(参见图2)在一方面由分别邻近于基体的包络面17和端表面15的两个直的外部边界线59、60确定，并且在另一方面由轴向延伸的并且其中后一个63经由弯曲过渡表面65转变成端部限制表面64的两个内部限制表面62、63确定。在限制表面62、63之间的区域中，螺纹孔12与支撑表面48交叉并且将表面62、63分离。支撑表面48的在边界线59和限制表面62之间延伸的前部比在边界线59和限制表面63之间延伸的后部更窄，即，限制表面62比表面63设置得更加靠近于边界线59。
在图2和3中，阴影表面区域示出当两个连接表面相互接合时，接触基体的连接表面中的配合表面的切削刀片的凸钮的表面。因此，凸钮31a的锥形的侧表面33接触座46中的同样锥形的侧表面50。此外，拉长的凸钮32a的平坦的边侧表面39接触座47的边侧表面55，然而圆状端表面40并不接触座47中的圆状端表面56(也参见图9)。这意味着拉长的凸钮32a能够在座47中沿着纵向方向“移动”，即，如果切削刀片在制造时具有微小的形状缺陷，则凸钮的边侧表面39可以沿着座的边侧表面55处在不同位置上。如果切削刀片例如已经膨胀使得在凸钮31a、32a的中心轴线C4、C6之间的距离已经变得大于所期望的标称测量值，则凸钮32a将整体上比座的前端更稍微靠近座的后端定位(在可能的收缩时，适用相反的关系)。在这方面，应该指出的是，在切削刀片的制造中，可能的尺寸变化达到切削刀片的标称测量值的±0.5％的量级。因此，如果在凸钮31a、32a的中心轴线C4、C6之间的距离达到例如10mm，则可能的尺寸偏差可以达到0.05mm。
如在图2中用阴影表面区域340和440概略表示的，凸钮31b和32b的下支承表面34、44抵靠支撑表面48。在这个状态中，凸钮31b、32b的侧表面不与围绕支撑表面48的限制表面62、63、64、65接触。换言之，不管切削刀片可能的形状缺陷，凸钮31b、32b可自由沿着支撑表面48处在不同位置。
当通过由预定扭矩紧固的螺钉3来将切削刀片固定在基体中并且所述界面变得起作用时，凸钮31a和座46一起地实现平移保护该切削刀片的目的，即，防止切削刀片在界面的平面中平移。因为凸钮31a和座46的配合侧表面是旋转对称的，这个效果得以保证，而不管切削刀片相对于中心轴线C3、C4沿着哪一径向方向受到外部力影响。此外，凸钮和座的锥形形状保证凸钮沿着中心轴线C3自动定中，中心轴线C3形成固定点，切削刀片围绕该固定点定位。
第二、拉长的凸钮32a与座47一起地具有防止切削刀片围绕由凸钮31a和座46的中心轴线C3、C4构成的假定旋转中心旋转的目的。这通过在凸钮32a的边侧表面39和座47的相应的侧表面55之间的接触来进行。因为在这个状态中，凸钮32a在稳定、不可移动的状态中被夹在或者楔入座47中，切削刀片的旋转阻止变得非常可靠。根据力围绕所述旋转中心逆时针还是顺时针作用，试图使切削刀片围绕中心轴线C3、C4旋转的力主要由侧表面55中的一个吸收。
在切削刀片的固定状态中，最靠近包络面17定位的两个外部凸钮31b、32b利用其下支承表面34、44抵靠基体的支撑表面48(参见图2中的表面区域340、440)。因为所述支承表面34、44是充裕的，即，具有相对较大的面积，界面获得吸收通过切削刀片从上方和下方作用的显著作用力的良好能力。这应该与之前已知的切削刀具的界面相比较，已知的切削刀具的界面无例外地仅仅依赖在倾斜的侧表面之间的线接触或者适度表面接触。
在本发明的优选实施例中，凸钮31的侧表面33和座46的侧表面50的分别示于图6中的锥角α和β大小不同，更确切地，以如此方式不同，即凸钮的锥角α略大于座的锥角β。在所示实例中，角度α达到36.5°，而角度β达到36.0°，即，有0.5°的角度差。这个角度差的效果在于，当凸钮被压入座时，在侧表面33、50之间的线接触首先在上边界线38、52的区域中获得，并且然后建立表面接触，当座46经受冲制时该表面接触向下传播。起初，从接触线向下产生0.25°的周向间隙(角度差0.5°/2)。然而，因为角度差极小，因而仅仅需要对座适度冲制，以便在从接触线向下延伸的表面33、50之间提供表面接触。由于在座中最高处建立了具有确定性的接触的事实，在所有情况下，在凸钮和座之间最稳定的可能接合得以保证。
参考图10，应该指出的是，相应的角度差也可以存在于拉长的凸钮32的侧表面39和座47的侧表面55之间。因此，角度γ可以比角度δ大一分或者几分。
在这方面，应该指出的是，角度α、β以及角度γ、δ，可以大于以及小于大致36°。因此在实践中，角度α和β可以大致在20°到65°的范围内改变，换言之，凸钮是相当急剧地渐细。这种形状是可能的，因为支承表面34、44提供了抵靠支撑表面48的良好支承。
在最靠近工作切削刃18a的两个凸钮31a、32b中，最近的一个，即，凸钮32b具有拉长的轮廓形状。这意味着支承表面44也具有拉长的形状。更确切地，支承表面由两条直的纵向边界线68界定(参见图5)，其中一条大体上平行于并且靠近于切削刃18的主刃20定位。因此，在实践中，当铣削刀具以大切削深度操作时，高度负载的主刃部分也获得良好支撑。
现在参考示出了本发明的可替代实施例的图12和13。也在该实施例中，切削刀片2的连接表面25包括从切削刀片的下侧26向下突出的四个凸钮31。然而，在此情形中，所有的凸钮都是圆状的且相同，并且有利地以在上面关于图6和7描述的大体方式形成。然而，为了在它们的位置和功能方面辨别凸钮，它们已被设有后缀c、d、e和f。为了完整性起见，应该指出的是，每个单独的凸钮31均具有锥形的侧表面33和下支承表面34。
在此情形中，在基体1中形成的连接表面11包括四个座46、47、66、67在其中沉降的单个平坦表面10。在这些座中，座46、47类似于根据图2和3的实施例的相应的座，即，座46的包络面50是锥形的并且具有与各个凸钮31的侧表面33相同的直径，并且座47具有拉长的即非旋转对称形状。此外，座46、47具有大于凸钮31的高度的深度以便使凸钮不触及其底部。然而，在图12所示的实施例中，拉长的座47显著短于图2中的相应的拉长的座，因为这两个适当平坦的边侧表面55与座的总宽度相比非常短。在这方面，应该指出的是，座宽度，例如该宽度是由座的两个边侧表面55(其只有一个在图12中可视)之间的距离确定的，对应于各个凸钮31的直径。换言之，凸钮与边侧表面55基本获得线接触。
在连接表面11中的两个另外的座66、67可以有利地是相同的。座66、67的特征在于，它们比座46、47更浅并且具有至少比座50更大的直径。更确切地，座66、67的深度被以如此方式改进，即各个凸钮的支承表面34能够被压靠在座中的底部支撑表面48上而不使切削刀片2的下侧26接触表面10。此外，座66、67比座46更宽的事实意味着在该座中容纳的两个凸钮31e、31f的侧表面33并不接触座的侧表面50。
在图12和13中示出的界面的功能应该是明显的。当两个连接表面已经被带入相互接合并且固定切削刀片时，接合座46的凸钮31c保证切削刀片在由座的中心轴线确定的固定位点或者点中定位，并且并不在界面的平面中平移。同时，由于其侧表面与座47的边侧表面55线接触的事实，凸钮31d将旋转保护切削刀片。此外，座66、67的支撑表面48吸收通过切削刀片轴向(沿着轴线C2)作用的力。
在此上下文中，应该指出该两个实施例所共有的优点，即，来自紧固元件的必需的紧固力(与它是螺钉、夹具等无关)能够通过切削刀片被垂直地施加，因为配合侧表面具有锥形的或者渐细的形状。这意味着，例如，螺钉不需要被偏压，而是能够单向地沿着中心轴线C2施加其紧固力。这确保紧固力，尤其当螺钉具有扁平端头时，将变得相当大。同时，螺钉获得长的服务寿命。此外，凸钮和座的基本渐细的形状产生如下优点，即，当它被置于基体的连接表面中时切削刀片自动地寻找正确位置。
切削刀片的稳定锚固意味着切削刀片的位置不是由本领域技术人员所命名的“超定”。通过在例如三支腿和四支腿家具之间的比较，最简单地理解这个概念。三支腿家具总是稳定的，而与支腿的长度无关。然而，四支腿家具依赖于具有完全相同的长度的所有支腿，因为如果任何一个支腿具有偏离其它支腿长度的长度，则该一个支腿将不与地面接触。
根据本发明的界面的一个基本优点在于，切削刀片能够被三重固定(被防止平移、被防止旋转、并且被防止下沉)而不存在切削刀片的位置超定的风险。总之，切削刀片被以可靠且稳定的方式固定。
现在，参考公开了根据本发明的其它替代界面的图14和15。在此情形中，本发明被应用于使用在三个角部处包括三个切削刃18并且能够在基体1中转位到三个不同位置中的三角形切削刀片2的车削刀具。
切削刀片2的连接表面25设有形式为凸钮31的不多于并且不少于三个的接合装置，所述三个接合装置不仅从彼此而且从由中央通孔22的中心轴线C2构成的几何参考位点等距离地隔开。每一个凸钮31均包括终止于平坦的支承表面34中的锥形侧表面33。两个平坦的侧表面39在凸钮上的直径上相对的位置中凹进并且与彼此以及与假想中心线CL平行。优选地，这条中心线CL从切削刀片的中心轴线C2径向延伸，如图15所示。
还应该指出，各个凸钮31位于切削刀片的三个角部中的一个的附近。事实上，上述中心线CL在于角部处相交的两个间隙表面23之间形成平分线。
基体1的连接表面11包括三个不同的座46、47、66，其中第一个46包括用来与凸钮的锥形侧表面33相配合的锥形侧表面50。第二个座47是基本拉长的并且包括转变成两个半圆形端表面的两个相对的(相当短的)平坦的侧表面55，该半圆形端表面成锥形地变细。
第三座66在此情形中具有圆形形状。座66的重要特征是，在一方面，它比凸钮31更宽，并且，在另一方面，它比其它座46、47更浅，即其底表面67位于座46、47的底表面上方的高度上。
如在前面的实施例中那样，其中一个凸钮31即接合座46的凸钮防止切削刀片平移，而接合座47的凸钮则防止切削刀片旋转。同时，第三凸钮抵靠第三座66的底表面67来支撑切削刀片。
在图14和15的实施例中，侧表面33和50的锥角可以在80°到110°的范围内改变。
图14和15所示的实施例的优点是切削刀片可转位到多于两个的位置，即三个位置中，这意味着能够提供三个可操作切削刃。此外，只有一个凸钮用它的下支承表面抵靠基体中的配合支撑表面来支撑。这意味着切削刀片的超定的风险被进一步降低。
图16-18示出本发明的又一个实施例。在此情形中，切削刀片2的连接表面25设有不多于并且不少于两个的接合装置，接合装置的形式为具有锥形侧表面33的相同凸钮31，平坦表面39在所述一对锥形侧表面33中凹进。每一个凸钮的自由端均是平坦的支承表面34。凸钮31从刀片的中心轴线C2等距离地隔开并且还等角度地分离，即其间的角度为180°。侧表面33的锥角可以是相当尖锐的并且在20°到65°的范围内改变，每一个表面39均相当短。
在此情形中，切削刀片的基本形状是四边形，因此形成四个角部68。每个凸钮31均从相对于支承表面71埋头的周围部分表面69突出，所述支承表面71包括被中央通孔22隔开的两个部分表面71a、71b。凸钮31位于两个直径上相对的角部68附近，而两个部件表面71a、71b从另外两个角部68向内延伸。
在实践中，有可能将切削刀片设计成只有一个连接表面25(在下侧中)，这意味着能够包括两个切削刃18。然而，如图18所示，还可能通过在其相对侧中加入第二个相同的连接表面25a而使切削刀片可转动。以此方式，四个可用的切削刃18被包括。如果如图18中那样使刀片可转动，则部分表面71a、71b的周边部分被形成为断屑(凹形)表面。
基体1的连接表面11(参见图16)包括座46、47形式的两个主接合装置，其中座46包括锥形的侧表面50，并且由于包括两个平坦的侧表面55和两个部分锥形的或者半圆形的端表面56，座47是椭圆形的。在所示实施例中，座46、47在两个隔开的凸台70中形成，下支撑表面48在该两个隔开的凸台70之间延伸，所述表面48包括被中央孔12和凸台70隔开的两个部分表面48a、48b。在一方面，凸台70，以及，在另一方面，在角部19处相交的表面17、15的边界直线59、60之间界定了连接到角部19的向前部分表面48a。在此情形中，同样的，侧表面33和50的锥角可以在20°到50°的范围内。图16-18所示刀具的切削刀片2旨在由螺钉(未示出)固定，螺钉的阳螺纹与孔12中的阴螺纹(不可视)相配合。在此情形中，该两个部分表面48a、48b可以非常好地相互齐平，即位于共同平面中。然而，还可能的并且有时优选的是通过夹持来固定刀片。在这种情形中，部分表面48a、48b可以位于不同的高度，更具体地，表面48a略高于表面48b地定位，夹具作用在刀片的向前部分上以便将支承部分表面71a压靠在支撑部分表面48a上，但是在表面71b和48b之间留出一个小间隙。
本发明的可行修改
本发明并只限于上面描述的并且示于图中的实施例。因此，例如，以如此方式修改界面的两个连接表面的可行的，即，在基体的连接表面中形成用来与切削刀片中的一个或者多个座相配合的一个或者多个凸钮。切削刀片的连接表面可以形成有仅仅用来与基体的连接表面中的凸钮相配合的座。这种实施例将特别适用于可转动切削刀片，即，在相对侧上具有相同的连接表面的切削刀片(如图16-18中的)。此外，用于旋转保护切削刀片的接合装置可以用与各个凸钮和各个座的形式不同的另一种方式形成。例如，两个连接表面可以形成有具有锁眼形轮廓形状的相配合的凸形和凹形接合装置。这样做，凸形元件可以具有基本拉长的形状，并且在其一端中具有锥形部分表面形式的侧面，而在其相对端部处具有两个平坦的边侧表面，该局部锥形的凸形侧表面与连续埋头孔中的锥形的凹形侧表面相配合，该连续埋头孔在其从锥形的侧表面隔开的端部处具有两个凹形的平坦边侧表面，所述平坦凸形的边侧表面能够被压向该凹形的平坦边侧表面。可转位切削刀片当然形成有用来与具有类似的轮廓形状的至少一个埋头孔相配合的两个这样的类似锁眼形的凸形元件。
在具有圆形、渐细凸钮的一些公开的实施例中，侧表面是环形的并且平滑的，同时相配合座中的凹形侧表面也是平滑的和环形的。然而，在本发明的范围内，改变至少一个侧表面的设计也是可行的。具体地，可以使凸钮上的侧表面具有在多个局部锥形的部分表面之间形成间隙表面的多个沿着周边隔开的埋头孔，它们针对凹形侧表面形成适当的接触表面。此外，赋予至少一个侧表面另一种渐细的形状而不只是真正锥形的形状是可行的。因此，形成具有由稍呈拱形的母线而不是直的母线限定的凸拱形状的凸形侧表面是可行的。凸形侧表面也可以被断开，即，由断开的母线产生。
例如在所附的权利要求中使用的概念“基体”应该被广义地解释。在以上实例中，在其中形成界面的第一连接表面的基体具有刀具架(在图1-13为铣削刀具的形式)的形式。在本发明的范围内，所述连接表面还可以在例如垫板等的联结部中形成，该联结部则以适当的方式被固定在适当的刀具架中。概念“切削刀片”也应该被广义地解释，并且一般认为包括具有对特别是金属工件执行去屑加工的能力的所有类型的可更换的磨损部件。关于接合装置在其它方面的设计，应该指出的是，本质上优选使凸钮的支承表面以及第一连接表面中的配合支撑表面具有平坦表面的形式。然而，这并不排除两个相配合的支承和支撑表面中的至少一个被赋予另一形状，例如稍呈凸形的形状。凸钮的支承表面也不需要沿着凸钮的整个下侧延伸。因此，支承表面能够以具有减小的面积的环形表面的形式形成。本发明适用于具有角部的所有的切削刀片，而与角部的数目无关。因此，本发明甚至适用于只具有一个角部和一个切削刃的简单切削刀片。还能够设想将本发明的教导应用于只具有一个环形的切削刃的圆状切削刀片。

Claims (56)

1.一种用于去屑加工的刀具，包括基体(1)和经由界面被可拆卸地连接到所述基体的切削刀片(2)，所述界面包括：在一方面，被包括于基体(1)中并且在其中形成有一个或者多个凹形和/或凸形主接合装置(46，47)的第一连接表面(11)，以及在另一方面，被包括于切削刀片(2)中并且在其中形成有用于与所述第一连接表面中的主接合装置(46，47)接合的一个或者多个辅助凸形和/或凹形接合装置(31、32)的第二连接表面(25)，所述切削刀片和基体的所述连接表面具有公共的几何参考位点(C2)，并且所述切削刀片包括角部，切削刃(18)连接到所述角部，其特征在于，与所述参考位点(C2)间隔开的一对相配合的主和辅助接合装置(31，46)包括具有旋转对称的基本形状的侧表面(33，50)，至少其中一个侧表面具有渐细的形状，以便连带地将切削刀片定位在与所述参考位点间隔开的点(C3，C4)中并且防止所述切削刀片在所述界面中沿着任意的力作用方向平移，并且所述两个连接表面包括接合装置(32，47)，所述接合装置与所述一对接合装置(31，46)以及所述参考位点(C2)间隔开，并且具有阻碍所述切削刀片围绕所述一对接合装置(31，46)旋转的目的。
2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，防止切削刀片(2)平移的第一对相配合的接合装置(31，46)中的主接合装置是座(46)，所述座(46)的侧表面(50)沿着从底部(49)朝向开口的方向发散，而辅助接合装置是凸钮(31)，所述凸钮(31)的侧表面(33)沿着从切削刀片(2)的下侧(26)朝向自由端(34)的方向会聚。
3.根据权利要求1或者2所述的刀具，其特征在于，侧表面(33，50)中的至少一个侧表面是环形的，使得所述至少一个侧表面是平滑的并且没有中断。
4.根据权利要求2或者3所述的刀具，其特征在于，所述两个侧表面(33，50)均至少是局部锥形的，凸钮(31)的侧表面(33)具有大于座(46)的侧表面(50)的锥角(p)的锥角(α)。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的刀具，其特征在于，阻止旋转的所述接合装置也是座(47)和凸钮(32)，凸钮(32)的侧表面沿着从所述切削刀片的下侧(26)朝向自由端(44)的方向会聚。
6.根据权利要求5所述的刀具，其特征在于，凸钮(32)以及座(47)具有拉长的轮廓形状。
7.根据权利要求5或者6所述的刀具，其特征在于，座(47)比凸钮(32)更长。
8.根据权利要求6或者7所述的刀具，其特征在于，凸钮(32)和座(47)的轮廓形状由相互平行延伸并且终止于半圆形端表面(41，56)的直边侧表面(39，55)确定。
9.根据前述权利要求中的任意一项所述的刀具，通过包括每个均与一个角部邻近的至少两个切削刃(18a，18b)，所述切削刀片是可转位的，其特征在于，切削刀片(2)的连接表面(25)包括两个相同的阻止平移的辅助接合装置(31a、31b)，所述辅助接合装置彼此间隔开并且与参考位点(C2)间隔开，并且其中的一个接合装置(31a)与基体(1)的连接表面(11)中的主接合装置(46)有效接合。
10.根据权利要求9所述的刀具，其特征在于，辅助接合装置是凸钮(31a、31b)，并且主接合装置是座(46)。
11.根据权利要求10所述的刀具，其特征在于，除了两个阻止平移凸钮(31a、31b)之外，切削刀片(2)还包括两个另外的、彼此相同的凸钮(32a、32b)，所述凸钮(32a、32b)具有阻止切削刀片进行旋转的目的。
12.根据权利要求10或者11所述的刀具，其特征在于，各个凸钮(31a、31b，32a、32b)的自由端形成能够压靠在基体(1)的连接表面(11)中的支撑表面(48)上的支承表面(34，44)。
13.根据权利要求12所述的刀具，其特征在于，所述基体的所述连接表面中的所述支撑表面(48)是比所述凸钮更宽的座(66，67)的底部。
14.根据权利要求10至13中的任意一项所述的刀具，其特征在于，所述基体的连接表面(11)包括设置在不同高度上的两个部分表面(10，48)，并且其中定位最低的部分表面(48)形成支撑表面，至少一个座(46，47)在定位最高的部分表面(10)中埋头。
15.根据权利要求12至14中的任意一项所述的刀具，其特征在于，设置得比相邻凸钮(31a)更靠近切削刃(18a，18b)的单独凸钮(32b)具有拉长的的轮廓形状，并且由此具有拉长的的支承表面(44)。
16.根据权利要求15所述的刀具，其特征在于，支承表面(44)的长度延伸部基本平行于切削刃(18)的去屑主刃(20)。
17.根据权利要求10至16中的任意一项所述的刀具，其特征在于，切削刀片(2)通过包括两个长边(23)和两个短边(24)而具有拉长的基本形状，并且所述切削刀片包括四个凸钮，其中的一个阻止平移凸钮(31a)和一个阻止旋转凸钮(32a)位于第一长边附近，而另外两个凸钮(31b，32b)设置在相对的长边附近。
18.根据权利要求14至17中的任意一项所述的刀具，其特征在于，所述两个部分表面(10，48)之间的高度差小于各个座(46，47)的深度。
19.根据权利要求9至13中的任意一项所述的刀具，其特征在于，切削刀片(2)的连接表面(25)包括四个相同的圆形凸钮(31)，并且基体(1)的连接表面(11)包括四个座(46，47，66，67)，其中的两个座(66，67)比用于防止平移凸钮(31a)的座(46)更宽且更浅。
20.根据权利要求1至5中的任意一项所述的刀具，其特征在于，基体(1)中的所述第一连接表面(11)包括两个主接合装置(46，47)并且切削刀片(2)的所述第二连接表面(25)设有与所述几何参考位点(C2)等距离地间隔开并且彼此等角度地间隔开的两个相同的辅助接合装置(31)。
21.根据权利要求20所述的刀具，其特征在于，所述主接合装置是座(46，47)，而所述两个辅助接合装置是凸钮(31)，凸钮(31)的侧表面(33)是锥形的并且形成有成对的、相对的、平坦的侧表面(39)，所述平坦的侧表面(39)相互平行延伸，两个座(46，47)中的第一个座(46)形成有锥形的侧表面(50)，而第二个座(47)通过由两个相对的、平坦的侧表面(55)以及两个部分锥形的端表面(56)限定而是椭圆形的。
22.根据权利要求21所述的刀具，其特征在于，座(46，47)在两个间隔开的平台(70)中凹进，一下支撑表面(48)在所述平台(70)之间延伸。
23.根据权利要求22所述的刀具，其特征在于，支撑表面(48)包括两个部分表面(48a，48b)，其中的一个部分表面，一方面被界定在所述平台之间，和另一方面被界定在两条边界直线(59，60)之间，所述两条边界直线(59，60)在所述基体的两个外表面(17，15)之间的角部(19)处相交。
24.根据权利要求2至23中的任意一项所述的刀具，其特征在于，凸钮(31)的锥角(α)在20°到65°的范围内。
25.根据权利要求1至8中的任意一项所述的刀具，其特征在于，基体(1)的第一连接表面(11)包括三个主接合装置(46，47，66)，并且切削刀片(2)的第二连接表面(25)设有与所述几何参考位点(C2)等距间隔并且彼此等距离地间隔开的三个相同的辅助接合装置(31)。
26.根据权利要求25所述的刀具，其特征在于，所述主接合装置是座(46，47，66)，而所述辅助接合装置是凸钮(31)，凸钮(31)的侧表面(33)沿着从切削刀片(2)的下侧朝向自由端(34)的方向会聚并且形成有成对的、相对的、平坦的侧表面(39)，所述平坦的侧表面(39)相互平行延伸。
27.根据权利要求26所述的刀具，其特征在于，在每一个凸钮(31)的侧表面(39)之间的假想中心线(CL)从几何参考位点(C2)径向延伸。
28.根据权利要求26和27所述的刀具，其特征在于，所述三个座中的第一个座(46)设有锥形的侧表面(50)，而第二个座(47)，通过由两个相对的平坦的侧表面(55)以及两个半圆形端表面(56)限定而是椭圆形的，第三个座(66)在一方面比凸钮(31)更宽，并且在另一方面比第一个和第二个座(46，47)更浅。
29.根据权利要求25至28中的任意一项所述的刀具，其特征在于凸钮(31)的侧表面(33)的锥角(α)在80°到110°的范围内。
30.根据前述权利要求的任意一项所述的刀具，其特征在于，所述几何参考位点由切削刀片(2)中的中央通孔(22)和基体(1)中的螺纹孔(12)的中心轴线(C2)限定。
31.一种用于去屑加工的刀具的切削刀片，包括连接表面(25)，在其中形成有凸形和/或凹形接合装置，所述切削刀片具有几何参考位点(C2)以及切削刃(18)所连接的角部，在几何参考位点(C2)上紧固力施加于所述切削刀片，其特征在于，第一接合装置(31)与参考位点(C2)隔开并且具有侧表面(33)，所述侧表面(33)具有旋转对称并且渐细的基本形状，以便相对于与参考位点(C2)间隔开的点(C4)定位所述切削刀片并且防止所述切削刀片在平行于所述连接表面的平面中沿着任意的力作用方向平移，并且设置了与参考位点(C2)间隔开的第二接合装置(32)，以阻碍切削刀片围绕第一接合装置(31)旋转。
32.根据权利要求31所述的切削刀片，其特征在于，各个接合装置(31、32)是凸钮，所述凸钮的侧表面沿着从所述切削刀片的下侧(26)朝向自由端(34，44)的方向会聚。
33.根据权利要求31或者32所述的切削刀片，其特征在于，侧表面(33)是环形的，使得侧表面是平滑的并且没有中断。
34.根据权利要求31至33中的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，侧表面(33)是锥形的。
35.根据权利要求32或者33所述的切削刀片，其特征在于，各个凸钮(32)具有拉长的轮廓形状。
36.根据权利要求35所述的切削刀片，其特征在于，凸钮(32)的所述拉长的轮廓形状由相互平行延伸并且终止于两个半圆形端表面(40)的两个边侧表面(39)确定。
37.根据权利要求32至36中的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，各个凸钮(31、32)的自由端形成用于所述切削刀片的支承表面(34，44)。
38.根据权利要求37所述的切削刀片，其特征在于，支承表面(34，44)是平坦的。
39.根据权利要求31至38中的任意一项所述的切削刀片，通过包括每个均与一个角部邻近的至少两个切削刃(1Sa，18b)，所述切削刀片是可转位的，其特征在于，连接表面(25)在一方面包括具有与切削刀片的参考位点(C2)等距离地间隔开的、旋转对称的侧表面(33)的两个相同的第一接合装置(31a、31b)，并且在另一方面包括同样地与参考位点(C2)等距离地间隔开的、两个相同的第二接合装置(32a、32b)。
40.根据权利要求39所述的切削刀片，其特征在于，相同的接合装置中的至少一对是凸钮(31a、31b)。
41.根据权利要求39或者40所述的切削刀片，其特征在于，设置得最靠近切削刃(18)的角部的两个相邻凸钮(31a，32b)中的所述一个凸钮具有拉长的轮廓形状并且由此具有拉长的支承表面(44)。
42.根据权利要求41所述的切削刀片，其特征在于，支承表面(44)的长度延伸部基本平行于切削刃(18)的去屑主刃(20)。
43.根据权利要求40至42中的任意一项所述的切削刀片，所述切削刀片通过包括两个长边(23)和两个短边(24)而具有拉长的轮廓形状，其特征在于，连接表面(25)形成有四个凸钮，一个阻止平移凸钮(31a)和一个阻止旋转凸钮(32a)设置在第一长边附近，而另外两个凸钮(31b，32b)设置在相对的长边附近。
44.根据权利要求32至43中的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，阻止平移凸钮(31)的平均直径大于例如由所述凸钮的自由端(34)和切削刀片(2)的下侧(26)之间的距离确定的所述凸钮的高度。
45.根据权利要求31至38中的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，连接表面(25)包括四个相同的圆形凸钮(31c，31d，31e，31f)。
46.根据权利要求31至38中的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，连接表面(25)设有与所述几何参考位点(C2)等距离地间隔开并且彼此等角度地间隔开的两个相同的辅助接合装置(31)。
47.根据权利要求46所述的切削刀片，其特征在于，所述辅助接合装置是凸钮(31)，所述凸钮(31)的侧表面(33)是锥形的并且形成有成对的、相对的、平坦的侧表面(39)，所述侧表面(39)相互平行延伸。
48.根据权利要求47所述的切削刀片，其特征在于，凸钮(31)从在支承表面(71)中埋头的周围围绕的部分表面(69)突出。
49.根据权利要求48所述的切削刀片，切削刀片的基本形状是四边形，其特征在于，两个凸钮(31)位于切削刀片两个直径方向上对置的角部附近，并且所述支承表面(71)的两个部分表面(71a，71b)从另外两个角部向内延伸。
50.根据权利要求46至49中的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，在切削刀片相对的上侧和下侧上，切削刀片包括两个相同的连接表面(25，25a)。
51.根据权利要求32至50中的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，凸钮(31)的锥角(α)在20°到50°的范围内。
52.根据权利要求31至38中的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，连接表面(25)设有与几何参考位点(C2)等距间隔开并且彼此等距离地间隔开的三个相同的接合装置(31)。
53.根据权利要求52所述的切削刀片，其特征在于，每个接合装置均是具有锥形侧表面(33)的凸钮(31)，一对相对的、平坦的侧表面(39)在所述侧表面(33)中凹进，所述侧表面(39)相互平行延伸。
54.根据权利要求53所述的切削刀片，其特征在于，在每个凸钮的侧表面(39)之间的假想中心线(CL)从几何参考位点(C2)径向延伸。
55.根据权利要求52至54中的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，凸钮(31)的侧表面(33)的锥角在80°到110°的范围内。
56.根据权利要求31至55中的任意一项所述的切削刀片，其特征在于，所述几何参考位点由中央通孔(22)的中心轴线(C2)限定。
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